רכבי הדרכה אוטומטיים (AGVs) הפכו אבן הפינה של אוטומציה תעשייתית מודרנית, ואין מקום השפעה שלהם מוחשית יותר מאשר במגזר עיבוד המזון.במקרה זה מחקר בוחן כיצד צמח עיבוד מזון גדול במערב התיכון הפעיל בהצלחה צי של AGVs כדי להדוף את פעולות הטיפול החומרי שלה, השגת רווחים משמעותיים ביעילות, בטיחות, ודרגתיות.

רקע של צמחי עיבוד המזון: פקולטות תחת לחץ

הצמח, מתקן באורך של 300,000 רגל הממוקם במסדרון התעשייתי של מערב התיכון, מתמחה באריזות והפצת מוצרי מזון שלא ניתן לגוועים כמו תוצרת טרייה, מוצרי חלב, ארוחות מוכנות ל-eat. עם כוח עבודה העולה על 500 עובדים הפועלים בשלושה שינויים, המתקן ניצב בפני לחצים גוברים מעלויות עבודה, תקנות בטיחות מחמירות, ושוק תחרותי הדורשות מהפך מהיר יותר.

לפני הפריסה AGV, הצמח התבסס על מערכת תחבורה חומרית ידנית הכוללת פורממות, חתלתול, ועגלת ידניים.גישה זו יצרה מספר אתגרים כרוניים:

  • עלויות העבודה הגבוהות:0 (ההעברה חומרית של 1FLT) היוו כ 15% מסך ההוצאה הישירה של הצמח, עם שיעור תחלופה בקרב מפעילי התחבורה המגיעים ל-40% מדי שנה.
  • (FLT:0) סכנות בטיחותיות: 1FLT בשלוש השנים שקדמו לפרויקט, דיווח המפעל 22 תאונות עבודה הקשורות לטיפול ידני בעומסים כבדים, כולל שתי תקריות הדורשות אשפוז.
  • (FLT:0) טיפול במוצר עקבי: FLT1 טעות אנושית הובילה להפחתה של משטחים, עיכובים באספקת חומרי גלם לקווי ייצור, ונזק לחבילות ארוזות במהלך ההובלה.
  • (FLT:0) מגבלות של יציבות: 1 כפי שביקוש גדל במהלך עונות השיא (למשל, ייצור קיץ פועל), מערכת ידנית נאבקה לשמור על קצב ללא תוספת של עבודה זמנית, אשר השפיעה עוד על איכות ובטיחות.

ניהול זיהה כי שיפורים במערכת ידנית לא יספיקו.הם צריכים פתרון אוטומציה טרנספורמטיבי המסוגל להשתלב עם תוכנה לניהול מחסנים קיים (WMS) תוך עמידה בסטנדרטים היגיינה קפדניים הנדרשים לסביבות מגע מזון.

מטרות של ה- AGV: Beyond Simple Automation

הנהגת הצמח הגדירה חמישה מטרות עיקריות לפני הערכת ספקי AGV:

  1. עלויות העבודה של FLT:0 (העברה) הקשורות לתחבורה חומרית לפחות 25%FLT:1 בתוך שנתיים, תוך התמקדות בשיבה מלאה על ההשקעה בתוך 36 חודשים.
  2. (ב) ,0) בטיחות מקום העבודה של מקום העבודה (FLT:1) על ידי ביטול הצורך של עובדים לפעול לרגולות ליד שבילי הולכי רגל וצמצום הרמת ידני של משטחים כבדים.
  3. (FLT:0) שיפור הדיוק והעקביות בטיפול במוצרים (FLT:1) באמצעות מעקב בזמן אמת וניווט מדויק, צמצום הפגמים ושיעורי הנזק עד אפס.
  4. (FLT:0) תוך צמצום היעילות התפעולית הכוללת של יעילות תפעולית 1 בינואר, באמצעות מסלולים של קידוד, צמצום זמן הדלפק, ומאפשר זרימת חומרים 24/7 ללא האטה הקשורה לעייפות.
  5. (FLT:0) הבטחת עמידה מלאה בתקני ה-FDA וה-USDA לתברואה של USA, המחייבים את AGVs לעמוד בהליכים שוטפים ולפעול בסביבות אחסון קרות עד 34°F.

מטרות אלה היו תואמים עם אסטרטגיית הטרנספורמציה הדיגיטלית הרחבה של הצמח, שביקשה למנף טכנולוגיות תעשייתיות 4.0 כדי ליצור שרשרת אספקה מגיבה יותר ויעילה יותר.

בחירת AGV טכנולוגיה: התאמת הרכב ליישום

תהליך הבחירה המעורב בהערכה של שלושה יצרני AGV גדולים במשך ארבעה חודשים.צוות ההנדסה של הצמח, בשיתוף עם ייעוץ אוטומציה חיצונית, פיתח מערך קפדני של קריטריונים:

  • שיטת הניווט:0 (Navigation Method: FLT:1, הצמח דרש שילוב של ניווט תכונה טבעית (LiDAR מבוסס) והדרכה לטייפ מגנטית כדי להתמודד עם אזורי המחסנים הפתוחים ומסדרונות הייצור הצרים.
  • (ב) קיבולת:0) קיבולת מטען: 1.10LT:1 AGVs הדרושים כדי להעביר משטחים במשקל עד 2,500 lbs, כולל משטחים GMA סטנדרטיים וצריפים מותאמים אישית לייצור טוט.
  • (FLT:0)חומרי וטעינה: FLT:1 הזדמנות לטעון (טעינה אוטומטית במהלך תקופות של idle) היה עדיפות לצמצום זמן השבתה ולהימנע מהחלפת סוללות בסביבות סניטריות.
  • (FLT:0) תכנון ההקדשה: 1.FLT:1 AGVs היה צריך לכלול נירוסטה פלדה או בניין אלומיניום ברמה מזון, מחסנים אלקטרוניים חתומות, ורכיבים מדורגים עבור שטף עם סניפטים קצף.
  • (ה)היכולות להפצת צי ה- AGV היו צריכות לממשק בצורה חלקה עם מערכת ניהול צי ניהול צי ה-AWMirFLT:2SAP EWMuraFLT 3 באמצעות REST APIs, המאפשרת הסדר בזמן אמת ועדכונים של מלאי.

בסופו של דבר, הצמח בחר צי של 12 AGVs מ-FLT:0 [DematicFelo:] ספק מוביל של אוטומציה של אינטרולוגים.המודל שנבחר היה יחידת ה-LIS (Laser Intelligent System), מותאם לשימוש בשרשרת קר עם תאים מתוחמים וציפוי אנטי-קנסיגה.כל אחד מהם מצויד בחיישנים עבור מכשול ופאנל של אדם (MI) לממשק תחזוקה ידני (HMI) במהלך תחזוקת סוללות מתוחכמות יתר על פני תחזוקת כלי רכב).

ריזרל לבחירה

הפתרון של Dematic הציע מספר יתרונות על פני המתחרים:

  • שיא מסלול פרובנס בפריסות תעשיית המזון, כולל התקנה דומה במאפייה גדולה בבריטניה.
  • תוכנה מודולרית המאפשרת למפעל להתחיל עם משימות תחבורה בסיסיות ולאחר מכן להוסיף פונקציונליות כגון מחסנית חתומה אוטומטית ושילוב עם עטיפה מתוחה.
  • תמיכה בשירות המקומי בתוך 50 קילומטרים של הצמח, הבטחת זמני תגובה מהירים לתחזוקה ואימון.

תהליך יישום: שלב רולט עם אימון לא עקבי

הפריסה הוקמה מעל תקופה של תשעה חודשים, שבורה לחמש שלבים נפרדים כדי למזער את השיבוש בייצור מתמשך.ההנהלה של הצמח החליטה נגד גישה "מפץ גדול", תוך כדי בחירה במקום לבחון את ה- AGVs על קו ייצור אחד לפני שהתפתחה למתקן המלא.

שלב 1: הערכת זרימת עבודה ומפת דרכים (Weeks 1-8)

צוות ההנדסה ערך מחקר מפורט של כל נתיבי תחבורה חומריים, זיהוי 17 נתיבים ראשוניים ו-12 נתיבים משניים.הם גם ממפות אזורי צוואר בקבוק, כגון צמתים בין משאיות דיו והולכי רגל, שבו AGVs יצטרכו לנהל משא ומתן על תנועה.הצוות השתמש בתוכנות סימולציה (FLT:0FlexSimFimFLT:1) לביצועים של הצי תחת הביקושים השונים, ותסריטאי הטעינה של כלי רכב.

שלב 2: הכנת תשתיות (Weeks 9-16)

שלב זה היה כרוך בשינויים פיזיים לקומה של הצמח:

  • התקנת קלטת מגנטית לאורך המסלולים העיקריים (בערך 4,200 רגל ליניאריות) לניווט גיבוי.
  • מקום 14 משחתות LiDAR על קירות ועמודות כדי לתמוך ניווט טבעי באזורים פתוחים.
  • חיפוש של שלוש תחנות טעינה הזדמנות ממוקם ליד אזורי גבוה, כל אחד מצויד בהדרכה אוטומטית לעגון.
  • חיזוק הרצפה בחלקים שבהם AGVs יהפוך לתפנית קשה כדי למנוע ללבוש מואץ.
  • פרוטוקולי סיניטיזציה: הצמח עיצב מחדש את לוח הזמנים לניקויו כדי לכלול מחזור של 20 דקות עבור AGVs לאחר כל שינוי, באמצעות מפרץ כביסה ייעודי.

שלב 3: AGV התקנה ואינטגרציה (Weeks 17-28)

במהלך תקופה זו, ה- AGVs נמסרו והוזמנו.טכנאים של הספק עבדו לצד חשמלאים צמחיים להתקין על יחידות בקרה סינכרון שרת ניהול הצי עם WMS. אתגר שילוב מפתח אחד היה פרוטוקול לחיצת הידיים בין AGV לבין המעבירים החבונית בקו הייצור בתחנות ההנקה.הצוות פיתח שכבת הודעות מבוססת MQTT כדי להבטיח ש- AGV לא תספק ניסיון מלא אם הוא היה but.

הכשרת צוות החלה בו זמנית, מחולקת לשלושה טיים:

  • (FLT:0)Operator Training: 1FLT: 2 שעות מפגשים עבור עובדי קו על איך לקרוא ל- AGVs באמצעות ממשקי טאבלט ולהגיב לאזעקות.
  • (ב) אימוני סופר-בידור: 1FLT 1 יום מלא סדנאות המכסות לוחות ניטור צי, נהלי שיקום ידניים וטיפול יוצא דופן.
  • (FLT:0) הכשרה של שימור: FLT:1 2 שבועות תוכנית אינטנסיבית עבור שישה טכנאים בתוך בית המכסים אבחון סוללות, חיישן calibration, ופתרון בעיות תוכנה.

שלב 4: מבצע טייס בקו 3 (Weeks 29-34)

הטייס התמקד בקו הייצור הטרי של ה-cut, שהיה לו את תדירות התחבורה הגבוהה ביותר (280 משטחים לשינוי) במשך שישה שבועות, שלושה AGVs פעלו לצד ה-Comples הקיימים.הצמח מדד ביצועים מרכזיים (KPIs) מדי יום: זמן מחזור תחבורה, קצב נזק, ותדירות התערבות מפעיל. בעיות כולל סחף מדי פעם ליד מטמון מתכתי (מסולק על ידי repositioning) 2 ליטרים אחוריים) ו-ידי כישלונות אחוריים אחד) כדי לבנות עקבות מנוע אחד.

עד סוף הטייס, ה- AGVs השיג שיעור של 95% מהזמן והפחית את זמן התחבורה לקו ב- 18%. משוב המפעיל היה חיובי, עם דיווחים רבים כי ה- AGVs ביטלו את החלק המבוקש ביותר מבחינה גופנית.

שלב 5: מלא-Scale Rollout (Weeks 35-4040)

לאחר הצלחת הטייס, תשעת ה- AGVs הנותרים הובאו באינטרנט באופן מוקרן במשך שישה שבועות.שלב זה נדרש תיאום עם לוח הזמנים של הייצור של הצמח כדי למנוע סכסוכים בעונת האריזה.הקבוצה ניהלה פעולות ידניות ואוטומטיות בשבועיים הראשונים, בהדרגה העלתה את משימת AGV עד 85% מכל התנועות החומריות טופלו על ידי הצי.

תוצאות והטבות: קבלות אפשריות ברחבי מועצת המנהלים

12 חודשים לאחר פריסה מלאה, המפעל ביצע ביקורת מקיפה של השפעת מערכת AGV.התוצאות עלו על התחזיות הראשוניות של ההנהלה במספר תחומים:

  • (FLT:0)20% ירידה בזמן ההובלה החומרית 1FLT: ממוצע מעבר לחדול מאחסון ועד קווי ייצור צנח מ 18 דקות עד 14.5 דקות.חיסול של הפעלות ושינויי שינוי שבוצעו עבור הרבה מהרווח הזה.
  • ירידה של 30% בתאונות מקום הקשורות ל-Competmenteral (FLT:1) - הצמח דיווח רק על שלושה מקרים קטנים בשנה שלאחר הדה-מחוס, אף אחד מהם לא היה מעורב ב- AGVs. 2 היו חלקות על רצפות רטובות שאינן קשורות לאוטומציה.
  • (ב) דיוק של הגשמה על מנת למלא את ה- 1 (ב) – שיעור השגוי ירד מ-0.8% ל-0.05%, בעיקר בשל אימות הברקוד של AGV בכל נקודת איסוף וירידה.
  • (FLT:0) חיסכון בעלויות העבודה והמבצעיות של LT:1) - עלויות העבודה השנתיות לתחבורה חומרית צנחו ב-28%, מה שסכום של 1.2 מיליון דולר לתחזוקה עבור ה- AGVs (כולל סוללות) היה נמוך 40% מהעלות המשולבת של חכירות, דלק ותיקונים.
  • (FLT:0) יכולת להתגבר על הביקושים העולה 1 בינואר – הצמח הצליח לספוג עלייה של 12% בנפח ההזמנה בשנה השנייה ללא תוספת של צוות, הודות ליכולתו של צי AGV לרוץ מחזורים נוספים במהלך שעות מחוץ לפסאק.

מעבר למדדים, הצמח צפה בשיפורים איכותיים: פחות נזק למוצר, פחות משלוחים מאוחרים לתחנות האריזה, ושיפור עובדי מוסר העובדים שהניעו בעבר לעומסי תשלום שהועברו לתפקידי אבטחת איכות או היו מוגבלים להפעלה של מכונות מרובות.

אתגרים ושיעורים למדו: מציאות של אוטומציה בסביבת מזון

למרות ההצלחה הכוללת, הפרויקט נתקל במספר מכשולים המציעים שיעורים חשובים למתקנים אחרים:

שילוב עם Legacy Equipment

כמה מקהלי חתלתול מבוגרים יותר ומכונות ראפ לא תמכו בפרוטוקולים של AGV.Refiting מכונות אלה עם חיישנים חדשים ו- PLCs הוסיפו ארבעה שבועות ללוח הזמנים ו-80,000 דולר בעלויות בלתי צפויות.

הסתגלות ושינוי ניהול

קבוצה קטנה של מפעילי פורממות מנוסים התנגדו ל- AGVs, מחשש לאובדן עבודה.הצמח התייחס לכך באמצעות תקשורת שקופה, המציעה אימוני חבילות ולהבטיח לא ניתוק בלתי רצוני.שני מפעילי בסופו של דבר הועברו לצוות התחזוקה.FLT:0Lesson:FLT:1 מעורבים צוות קו החזית בבחירה ובשלבים כדי לבנות-in; "למנהרהופים" מכוח העבודה.

סוללה ב-Crele Storage

במהלך חורף קר במיוחד, אזור האחסון הקר של הצמח (החזק ב- 34 מעלות צלזיוס) גרם סוללות מובילות-מצויד לפריאות מהר יותר מאשר לצפות.מערכת הטעינה של AGV נאבקה לשמור על עומס האנרגיה המוגבר.הספק שיפר את הסוללות ליחידות ליתיון-יון, אשר שיפרה את חיי מחזור וביצועי הצ'ר של קר-נור.

סודיות

בתחילה, ה- AGVs דרש מחזור כביסה ארוך יותר מאשר ציוד ידני בגלל אלקטרוניקה רגישה.הצמח עבד עם Dematic כדי לעצב מותאמים אישית מתיסים שומרים ומחברים חתומה, צמצום זמן רפלקה מ -30 דקות עד 15 דקות ליחידה.

כיוונים עתידיים: Scaling AGV Deployment Over the Enterprise

על ידי התוצאות, החברה של הצמח אישרה גלילה של AGVs לשלושה מתקני אחות במהלך 18 החודשים הבאים.החוויה שנרכשה במפעל זה במערב התיכון הודיעה על חוברת סטנדרטית של פריסה הכוללת:

  • רשימת זיהוי מראש לתשתיות מתקן (קרקעות, כיסוי אלחוטי, אוטומציה דלת).
  • ציון הערכת ספקים ירד במשקל לקראת אישורי כיתה מזון ותמיכה לאחר המכירה.
  • ערכת כלים לניהול שינוי עם תבניות הדרכה, תסריטי תקשורת, ומדדי הצלחה.

בנוסף, הצמח חוקר יכולות מתקדמות כגון שילוב של AGVs עם תוכנת תחזוקה גבוהה (FLT:0) ,FLT:1 (באמצעות רטט וחיישנים טמפרטורה) ופריסת אלגוריתמים של נתיבים מתקדמים (R2multi-agent Planning Software Software) כדי לייעל את התיאום הצי מוקדם יותר.

מקורות חיצוניים שהשפיעו על האסטרטגיה של הצמח כוללים את ה-FLT:0MHI AGV Fundamentals GuideFLT:1, אשר מספק את השיטות הטובות ביותר עבור עיצוב נתיב ובטיחות, ואת FLT:2 לחוק בטיחות המזון FDA (FSMA) הנחיות FSMA) LT 3, אשר משמש כדי להבטיח את דרישות השליטה המות שלה.

מסקנה

הפריסה המוצלחת של AGVs במפעל עיבוד המזון הבינוני-מערבי הזה מוכיחה כי עם תכנון קפדני, יישום בשלב, ומחויבות לאימון, כלי רכב מודרכים אוטומטיים יכולים לספק תוצאות טרנספורמטיביות.הצמח השיג ירידה של 20% בזמן ההובלה, ירידה של 30% בתאונות, וחיסכון בעלויות של יותר ממיליון דולר בשנה, כל זאת תוך שיפור השלמות של המוצר ושביעות רצון העובד.

אוטומציה אינה כדור כסף, אלא כאשר מבוצעת באופן שיטתי, היא הופכת להיות מכפיל כוח עבור פעולות עיבוד מזון בטוחות, יעילות ורחבות.